JP7262676B2

JP7262676B2 - 空調機

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Publication number: JP7262676B2
Application number: JP2022538534A
Authority: JP
Inventors: 望泉; 彰久前北; 孝義久保
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2040-07-21
Also published as: CN115885442A; WO2022018831A1; JPWO2022018831A1

Description

本開示は、空調機に関し、特に、複数の系統を有する給電システムに配置される空調機に関する。

近年では、災害対策および安定したシステムの稼働を目的として、データセンターの需要が高まっている。データセンターとは、サーバを安全に保管および運用するための施設および建物の総称である。データセンターには、例えば、携帯電話の交換局などのサーバが設置される。データセンターは、地震などの災害に強い構造を有しているだけでなく、情報セキュリティに対しても堅牢である。そのため、多くの企業においては、自社にサーバを設置するよりも、データセンターにサーバを保管した方がメリットが大きい。

データセンターでは、サーバの温度上昇を抑えるため、冷房運転を一日中行う必要がある。また、一般に、空調機は、商用電源などの交流電源に接続されて使用されるが、近年、直流給電される空調機が開発されている。

直流給電においては、電源側から負荷に対して、直流電圧での給電が行われる。しかしながら、現状のデータセンター等においては、交流給電を行っているため、以下の（１）～（４）の処理を行って、交流電源から負荷への給電を行っている。
（１）データセンターに設置された電源装置が、商用電源などの交流電源から配電される交流電圧を直流電圧に変換する。このとき、変換後の直流電流が流れる直流系統には、バッテリーおよび太陽光発電等が並列接続されている。
（２）その後、当該電源装置において、直流電圧が交流電圧に再変換され、空調機などの各負荷へ供給される。
（３）各負荷において、電源装置からの交流電圧が直流電圧に変換される。
（４）さらに、各負荷において、各負荷に設けられた圧縮機等の装置をモータ駆動するために、直流電圧が交流電圧に再変換される。

ここで、もし、上記（２）の電源装置における直流電圧から交流電圧への変換処理を削減することができれば、変換ロスを低減することができる。そのため、消費電力の多いデータセンター等では、上記（２）の処理が削減できる直流給電システムが特に有効である。直流給電システムにおいては、電源装置から負荷に対して直流電圧で給電するため、リプル電圧がなく、安定した直流電圧の供給が可能である。

また、商用電源で停電が発生した場合においても、負荷の動作継続が望ましい。特に、データセンターで稼働する空調機においては、瞬時停電発生時においても動作を継続的に行うよう、高い信頼性が求められている。そこで、そのような空調機は、瞬時停電の発生に備えて、エネルギーを蓄えておく必要がある。当該エネルギーにより、空調機に設けられた圧縮機およびファン用モータ等の各装置への電力の供給を継続することができる。そのため、空調機内の直流回路の正極（Ｐ）－負極（Ｎ）間には、各装置の継続動作に必要な電力が蓄電できる容量を備えた電解コンデンサが設置されている。また、電源投入時および電源電圧上昇時に、電解コンデンサへの過大な突入電流が発生することから、突入電流対策として、インダクタが配置されている。

さらに、複数系統を有する直流給電システムにおいては、各系統遮断器がＯＮの状態で各系統機器が運転中に上位遮断器をＯＦＦとしたとき、各系統機器内のインダクタの自己誘導により逆起電力が発生し、そのエネルギーが系統間で影響するという問題がある。

そこで、従来の直流電流遮断回路では、インダクタに対して、整流素子であるダイオードを逆並列接続することで、インダクタの自己誘導により発生した逆起電力が他系統に与える影響を抑制している。また、他系統から受ける影響は、逆潮流防止ダイオードを設けることにより抑制している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の従来の直流電流遮断回路には、複数のコンデンサを備えた蓄電回路が設けられている。蓄電回路の一端は正極直流電流路に接続され、蓄電回路の他端は負極直流電流路に接続されている。また、正極直流電流路の入力端子の後段に、溶断遮断器であるヒューズが直列接続されている。蓄電回路とヒューズとの間には、インダクタとダイオードとの上述した並列接続回路が直列接続されている。また、負極直流電流路の入力端子の後段には、電流路と同じ向きに、逆潮流防止ダイオードが接続されている。

特許文献１に記載の従来の直流電流遮断回路では、インダクタの自己誘導により発生した逆起電力は、インダクタとダイオードとの閉回路で還流されるので、他系統に与える影響が抑制される。また、他系統からの影響は、逆潮流防止ダイオードにより抑制される。

特開２０１０－１５３３６８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の直流電流遮断回路では、逆潮流防止ダイオードを用いているため、定常状態での当該ダイオードによる損失が発生してしまうという課題があった。

また、特許文献１においては、直流電流遮断回路を空調機に対して設置することは意図されていない。ましてや、特許文献１においては、直流電流遮断回路をデータセンターに設置する空調機に対して設置することは全く意図されていない。データセンターにおいては消費電力が多いため、定常状態での損失が大きな問題となる。

また、特許文献１において、損失を減らすために、逆潮流防止ダイオードを削除した場合について考える。逆潮流防止ダイオードが設けられていない直流電流遮断回路を、複数系統が接続された直流給電システムに接続する。このとき、各系統遮断器がＯＮの状態で各系統機器が運転中に、各系統に共通の上位遮断器がＯＦＦされると、他系統機器のインダクタによる逆起電力の影響を受け、電解コンデンサ等の有極性素子が破損する可能性がある。従って、特許文献１においては、逆潮流防止ダイオードを削除することはできない。

本開示は、かかる課題を解決するためになされたものであり、定常状態での損失を低減させ、インダクタの逆起電力が他系統に与える影響を抑制し、また、他系統からの逆起電力の影響を抑制することが可能な、空調機を得ることを目的とする。

本開示に係る空調機は、直流電源に接続される空調機であって、前記直流電源は、並列に設けられた複数の系統に接続され、前記空調機は、前記複数の系統のうちの第１系統内に配置され、前記空調機は、電力を消費する第１負荷と、前記第１負荷に対して並列に接続され、前記直流電源の停電発生時に前記第１負荷に供給する電力を蓄電する第１コンデンサと、前記直流電源の正極側と前記第１負荷との間を接続する第１正極電流路に直列接続され、前記直流電源の電源電圧上昇時に発生する突入電流を抑制する第１インダクタと、前記第１インダクタに逆並列接続され、前記第１インダクタで発生した逆起電力によって流れる電流を還流させる、第１ダイオードと、前記第１コンデンサに逆並列接続され、前記複数の系統のうちの前記第１系統とは異なる第２系統に設けられた第２インダクタで発生した逆起電力によって前記第１系統に向かって流れる電流の一部分をバイパスさせる、第２ダイオードとを備えたものである。

本開示に係る空調機によれば、定常状態での損失を低減させ、インダクタの逆起電力が他系統に与える影響を抑制し、また、他系統からの逆起電力の影響を抑制することができる。

実施の形態１に係る空調機１が設置されるデータセンター１００の構成の一例を示す斜視図である。実施の形態１に係る空調機１が設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。実施の形態２に係る空調機１Ａが設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。実施の形態２に係る空調機１Ａの変形例を示す構成図である。実施の形態３に係る空調機１Ｃが設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。実施の形態３に係る空調機１Ｄが設けられた直流給電システム２００の変形例の構成を示す構成図である。

以下、本開示に係る空調機の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態およびその変形例に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
実施の形態１に係る空調機１は、例えば、データセンターに設置される直流電源対応型の空調機である。図１は、実施の形態１に係る空調機１が設置されるデータセンター１００の構成の一例を示す斜視図である。図１は、データセンター１００の単なる一例であり、データセンター１００の構成は、これに限定されない。

［データセンター１００の構成］
データセンター１００には、図１に示すように、サーバルーム１０１が設けられている。サーバルーム１０１には、空調機１が設けられている。空調機１は、室内ユニット１ａと室外ユニット１ｂとを有している。室内ユニット１ａはサーバルーム１０１内に配置され、室外ユニット１ｂはサーバルーム１０１の外部に配置されている。室外ユニット１ｂは、例えば建物の屋上などの屋外に設置される。室内ユニット１ａと室外ユニット１ｂとは冷媒配管１２５を介して接続されている。なお、図１においては、サーバルーム１０１に、２つの空調機１が設けられているが、空調機１の個数は、１個でもよいし、３個以上であってもよい。空調機１は、サーバルーム１０１の室内空間に対する冷房を行う。サーバルーム１０１では、サーバルーム１０１に設置されたサーバ７の温度上昇を抑えるため、冷房運転を一日中行う必要がある。また、直流電源２０の瞬時停電発生時においても、空調機１の動作を継続的に行う必要がある。

また、図１に示すように、電源装置２が設置されている。電源装置２は、サーバルーム１０１の外部に設けられていてもよく、あるいは、サーバルーム１０１の内部に設けられていてもよい。電源装置２の設置位置に関しては、特に限定されない。また、図１においては、１つの電源装置２が設けられているが、電源装置２の個数は、２つ以上であってもよい。電源装置２は、空調機１およびサーバ７に接続され、空調機１およびサーバ７に対して電力を供給する。

また、サーバルーム１０１には、複数のサーバラック３が設けられている。これらのサーバラック３の中には、サーバ７が収容される。サーバラック３は、ハウジングラックとも呼ばれる。サーバラック３は、耐震構造と排熱性能を有している。サーバラック３は、列を形成するように、並んで配置される。図１の例では、サーバラック３が４列に配置されているが、列の個数は、これに限定されない。列と列との間には、一定の空隙が設けられている。当該空隙には、空調機１からの冷風が流れるため、サーバラック３内のサーバ７が効率よく冷却される。

また、図１に示すように、データセンター１００には、オペレーションルーム１０２が設けられている。オペレーションルーム１０２には、複数の端末装置４が設置されている。オペレーションルーム１０２には、運用オペレータが、例えば２４時間体制で常駐し、データセンター１００の監視および運用作業を実施する。

さらに、データセンター１００には、サーバルーム１０１およびオペレーションルーム１０２への入室および退室を管理する入退室管理システム５が設けられている。データセンター１００では、入退室管理システム５により、建物の入口からサーバルーム１０１までに、複数回のセキュリティチェックが実施される。入退室管理システム５は、例えば、有人受付、セキュリティゲート、監視カメラ、および、生体認証システムなどを含む。

また、データセンター１００のサーバルーム１０１およびオペレーションルーム１０２には、二重床６が設けられている。二重床６は、２枚の床板６ａおよび６ｂから構成される。床板６ａと床板６ｂとの間には、ネットワーク配線の敷設、および、種々の機器の設置が可能である。さらに、床板６ａと床板６ｂとの間に、空調機１からの冷気を送風させることで、床からもサーバ７を冷却することができる。二重床６は、空調機１からの冷気を送風する送風部を構成する。二重床６を構成する床板６ａおよび６ｂは、例えば、アルミニウム製の板金である。また、上側の床板６ａの少なくとも一部分に、網目状の吹出口を設けるようにしてもよい。その場合には、サーバ７に対して床板から直接冷気を送風することができるため、さらに、冷却効率が向上する。なお、図１では、天井の図示を省略しているが、データセンター１００の天井を、二重床６と同様の目的のために、二重天井にしてもよい。その場合、二重天井は、二重床６と同様に、空調機１の送風部を構成する。

［直流給電システム２００］
図２は、実施の形態１に係る空調機１が設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。図２に示すように、直流給電システム２００は、複数の系統を有している。一般に、「系統」とは、電力の供給から消費までを行う設備全体を意味する。ここでは、図２に示すように、後述する第２遮断器４１から空調機１までを「第１系統」と呼び、後述する第３遮断器４２から第２系統機器３０までを「第２系統」と呼ぶ。第１系統には、第１機器に配置された第１系統機器として、実施の形態１に係る空調機１が設けられている。第２系統には、第２系統機器３０が設けられている。空調機１は、直流電源対応型の空調機である。図２の例では、系統の個数が２個であるが、系統の個数は３以上であってもよい。

直流給電システム２００は、図１に示す電源装置２に接続されている。電源装置２には、図２に示す直流電源２０が設けられている。直流給電システム２００は、直流電源２０からの直流電圧によって電力が供給される。直流給電システム２００は、図２に示すように、第１遮断器４０と、第２遮断器４１と、第３遮断器４２とを有している。第１遮断器４０は、直流電源２０に接続されている。第２遮断器４１は、第１系統に対して設けられた第１系統遮断器である。第２遮断器４１は、第１遮断器４０と空調機１との間に直列接続されている。一方、第３遮断器４２は、第２系統に対して設けられた第２系統遮断器である。第３遮断器４２は、第１遮断器４０と第２系統機器３０との間に直列接続されている。

第１遮断器４０は、第２遮断器４１および第３遮断器４２の上位遮断器である。すなわち、第２遮断器４１および第３遮断器４２は、第１遮断器４０の後段に接続されている。第１遮断器４０は、第２遮断器４１および第３遮断器４２に対して共通に設けられている。第２遮断器４１および第３遮断器４２は、直流電源２０に対して、第１遮断器４０を介して、並列に接続されている。

また、図２に示すように、直流電源２０の正極側は正極電流路２１に接続され、直流電源２０の負極側は負極電流路２２に接続されている。正極電流路２１は、分岐点２３で２つに分岐されている。分岐された一方は、後述する第１正極電流路１０で、他方は、後述する第２正極電流路３１である。また、負極電流路２２は、分岐点２４で２つに分岐されている。分岐された一方は、後述する第１負極電流路１１で、他方は、後述する第２負極電流路３２である。なお、図２では、直流電源２０に接続された複数の系統のうち、空調機１が設けられた第１系統と、第２系統機器３０が設けられた第２系統のみを示している。そのため、分岐点２３および２４で、正極電流路２１および負極電流路２２が、それぞれ２つに分岐されるとして説明した。しかしながら、その場合に限らず、直流給電システム２００にＮ個の系統が設けられている場合には、分岐点２３および２４で、正極電流路２１および負極電流路２２が、それぞれ、Ｎ個ずつに分岐される。

［空調機１］
空調機１は、上述したように、直流電源対応型の空調機である。空調機１には、直流電源２０からの直流電力が供給される。空調機１には、図２に示すように、第１正極電流路１０と、第１負極電流路１１とが設けられている。また、空調機１には、第１インダクタＬ１１と、第１コンデンサＣ１１と、第１ダイオードＤ１１と、第２ダイオードＤ１２と、第１負荷１２とが設けられている。

［第１正極電流路１０］
第１正極電流路１０は、第１遮断器４０および第２遮断器４１を介して、直流電源２０の正極側に接続された正極電流路２１に接続されている。第１正極電流路１０は、直流電源２０の正極側と第１負荷１２とを電気的に接続している。

［第１負極電流路１１］
第１負極電流路１１は、第１遮断器４０および第２遮断器４１を介して、直流電源２０の負極側に接続された負極電流路２２に接続されている。第１負極電流路１１は、直流電源２０の負極側と第１負荷１２とを電気的に接続している。

［第１インダクタＬ１１］
第１インダクタＬ１１は、第１正極電流路１０に直列接続されている。すなわち、第１インダクタＬ１１は、図２に示すように、第１正極電流路１０に対して直列に挿入されている。第１インダクタＬ１１は、第１コンデンサＣ１１への突入電流対策として設けられている。直流電源２０の電源投入時および電源電圧上昇時に、第１コンデンサＣ１１に対する過大な突入電流が発生する。第１インダクタＬ１１は、第１コンデンサＣ１１に流れ込む当該突入電流を抑制する。すなわち、第１インダクタＬ１１が有するインダクタンスによるリアクタンスによって、電荷が蓄積されていない第１コンデンサＣ１１への突入電流が抑制される。

［第１コンデンサＣ１１］
第１コンデンサＣ１１は、第１インダクタＬ１１の後段に設けられている。第１コンデンサＣ１１の正極側は、第１正極電流路１０に接続され、第１コンデンサＣ１１の負極側は、第１負極電流路１１に接続されている。第１コンデンサＣ１１は、例えば、電解コンデンサである。第１コンデンサＣ１１は、瞬時停電などの直流電源２０の停電時に、第１負荷１２に供給する電力を蓄電している。第１コンデンサＣ１１は、直流電源２０の停電時に、空調機１に設けられた圧縮機などの各装置が継続動作するために必要な電力が貯蓄できる容量を備えている。

［第１ダイオードＤ１１］
第１ダイオードＤ１１は、第１インダクタＬ１１に逆並列接続されている。すなわち、第１ダイオードＤ１１のカソードが、第１インダクタＬ１１の直流電源２０側の第１端に接続され、第１ダイオードＤ１１のアノードが、第１インダクタＬ１１の第１負荷１２側の第２端に接続されている。第１ダイオードＤ１１は、第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１が発生したときに、当該逆起電力Ｖ_Ｌ１１による影響を他系統に与えることを防止する。図２に示す直流給電システム２００において、空調機１および第２系統機器３０が運転中に、第１遮断器４０と第２遮断器４１との間もしくは第１遮断器４０と第３遮断器４２との間における短絡事故の発生等による過電流遮断動作または手動操作などにより、第１遮断器４０がＯＦＦになると、第１インダクタＬ１１の自己誘導により、逆起電力Ｖ_Ｌ１１が発生する。このとき、逆起電力Ｖ_Ｌ１１によって流れる電流を、第１インダクタＬ１１および第１ダイオードＤ１１で構成される閉回路で還流させる。これにより、当該電流が、第２系統機器３０に流れ込むことを防止できる。

［第２ダイオードＤ１２］
第２ダイオードＤ１２は、第１コンデンサＣ１１に逆並列接続されている。第２ダイオードＤ１２のカソードが、第１正極電流路１０を介して、第１コンデンサＣ１１の正極側に接続され、第２ダイオードＤ１２のアノードが、第１負極電流路１１を介して、第１コンデンサＣ１１の負極側に接続されている。第２系統機器３０に設けられた後述する第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１が発生したときに、第２ダイオードＤ１２は、当該逆起電力Ｖ_Ｌ２１による影響を空調機１が受けることを抑制する。第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流は、第１コンデンサＣ１１に逆向きに流れ込む。このとき、当該電流の一部分を第２ダイオードＤ１２にバイパスさせることで、第１コンデンサＣ１１に逆向きに印加される電圧は、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧降下分に抑制される。これにより、第１コンデンサＣ１１の破損を防止することができる。

［第１負荷１２］
第１負荷１２は、第１コンデンサＣ１１の後段に設けられている。第１負荷１２は、電力を消費する負荷である。第１負荷１２の一端は、第１正極電流路１０に接続され、第１負荷１２の他端は、第１負極電流路１１に接続されている。第１負荷１２は、例えば、冷媒回路１２０における圧縮機用モータ、または、ファン用モータである。第１負荷１２が冷媒回路１２０の場合、図２に示すように、例えば、圧縮機１２１、２つの熱交換器１２２および１２３、および、膨張弁１２４が、冷媒配管１２５を介して接続されて構成されている。冷媒回路１２０は、さらに、四方弁、および、アキュムレータなどを、必要に応じて有していてもよい。

圧縮機１２１は、低圧のガス冷媒を吸入して圧縮し、高圧のガス冷媒として吐出する。圧縮機１２１は、圧縮機１２１を駆動する圧縮機用モータ１２１ａを有している。圧縮機１２１は、例えば、インバータ圧縮機である。インバータ圧縮機は、インバータ回路などの制御により、単位時間あたりに送り出す冷媒の量を変化させることができる。インバータ回路は、圧縮機用モータ１２１ａの駆動を制御する。

２つの熱交換器１２２および１２３のそれぞれは、伝熱管とフィンとを有している。熱交換器１２２および１２３は、例えば、フィンアンドチューブ式熱交換器である。熱交換器１２２および１２３のそれぞれは、伝熱管の内部を流れる冷媒と、伝熱管の外部を流れる空気との間の熱交換を行う。当該空気は、送風ファン１２６によって、熱交換器１２２および１２３に対して送風される。熱交換器１２２および１２３は、一方が蒸発器として機能し、他方が凝縮器として機能する。熱交換器１２２は室外ユニット１ｂに配置され、熱交換器１２３は室内ユニット１ａに配置されている。空調機１が冷房運転中には、室外ユニット１ｂに配置された熱交換器１２２が凝縮器として機能し、室内ユニット１ａに配置された熱交換器１２３が蒸発器として機能する。

熱交換器１２２および１２３には、それぞれ、送風ファン１２６が設置されている。送風ファン１２６は、熱交換器１２２および１２３に対して、送風を行う。送風ファン１２６は、回転翼１２６ａと、回転翼１２６ａを回転させるファン用モータ１２６ｂとから構成されている。

膨張弁１２４は、凝縮器で液化した冷媒を蒸発器で蒸発しやすいように、流入された液冷媒を絞り作用により減圧させて流出する。膨張弁１２４は、減圧装置である。また、膨張弁１２４は、蒸発器の負荷に応じた適切な冷媒量を維持するように、冷媒量を調整する。膨張弁１２４は、例えば、電子膨張弁から構成される。膨張弁１２４は、図２に示すように、２つの熱交換器１２２および１２３との間に、冷媒配管１２５によって接続されている。

［第２系統機器３０］
第２系統機器３０には、図２に示すように、第２正極電流路３１と、第２負極電流路３２と、第２負荷３３とが設けられている。また、第２系統機器３０には、第２インダクタＬ２１が設けられている。第２系統機器３０は、例えば、空調機、換気装置、除湿器等である。

［第２正極電流路３１］
第２正極電流路３１は、第１遮断器４０および第３遮断器４２を介して、直流電源２０の正極側に接続された正極電流路２１に接続されている。第２正極電流路３１は、直流電源２０の正極側と第２負荷３３とを電気的に接続している。

［第２負極電流路３２］
第２負極電流路３２は、第１遮断器４０および第３遮断器４２を介して、直流電源２０の負極側に接続された負極電流路２２に接続されている。第２負極電流路３２は、直流電源２０の負極側と第２負荷３３とを電気的に接続している。

［第２負荷３３］
第２負荷３３は、一端が第２正極電流路３１に接続され、他端が第２負極電流路３２に接続されている。第２負荷３３は、電力を消費する負荷である。第２負荷３３は、第１負荷１２と同様に、冷媒回路であってもよいが、特に、限定されない。

［第２インダクタＬ２１］
第２インダクタＬ２１は、第２正極電流路３１に直列接続されている。すなわち、第２インダクタＬ２１は、図２に示すように、第２正極電流路３１に直列に挿入されている。第２インダクタＬ２１は、第３遮断器４２と第２負荷３３との間に接続されている。

［直流給電システム２００および空調機１の動作］
次に、図２を用いて、実施の形態１に係る直流給電システム２００および空調機１の動作について説明する。

通常運転時においては、第１系統に設けられた空調機１および第２系統に設けられた第２系統機器３０には、それぞれ、直流電源２０から電力が供給される。空調機１および第２系統機器３０は、当該電力により稼働される。

図２の直流給電システム２００において、空調機１および第２系統機器３０が運転中に、第１遮断器４０がＯＦＦになった場合について説明する。すなわち、第１負荷１２および３３に電力供給中に、第１遮断器４０と第２遮断器４１もしくは第３遮断器４２との間における短絡事故の発生等による過電流遮断動作または手動操作により、第１遮断器４０がＯＦＦになったとする。このとき、第２遮断器４１および第３遮断器４２は、ＯＮの状態である。

第１遮断器４０がＯＦＦになると、空調機１の第１インダクタＬ１１の自己誘導により、第１インダクタＬ１１には、図２の矢印で示す向きに、逆起電力Ｖ_Ｌ１１が発生する。また、第２系統機器３０においても、第２インダクタＬ２１の自己誘導により、第２インダクタＬ２１には、図２の矢印で示す向きに、逆起電力Ｖ_Ｌ２１が発生する。

実施の形態１では、第１インダクタＬ１１に逆並列接続された第１ダイオードＤ１１が設けられている。そのため、第１インダクタＬ１１と第１ダイオードＤ１１とは、閉回路を構成する。従って、空調機１の第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１によって流れる電流は、第１インダクタＬ１１と第１ダイオードＤ１１とで構成される閉回路で還流される。そのため、第２系統機器３０に逆向きに印加される電圧は、第１ダイオードＤ１１の電圧降下分以下に抑制される。これにより、空調機１の第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１による第２系統機器３０への影響を抑制することができる。

また、実施の形態１では、第１コンデンサＣ１１に逆並列接続された第２ダイオードＤ１２が設けられている。第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流の一部分は、第２ダイオードＤ１２によって、第２ダイオードＤ１２側へバイパスされる。そのため、空調機１の第１コンデンサＣ１１に逆向きに印加される電圧は、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧降下分に抑制される。その結果、第１コンデンサＣ１１が破損することを防止できる。

このように、実施の形態１では、上記の特許文献１に記載の逆潮流防止ダイオードが設置されていなくても、他系統との間で、互いに、逆起電力による影響を抑制することができる。すなわち、空調機１の第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１により第２系統機器３０の有極性素子が破壊されることを防止することができる。また、第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１により空調機１の有極性素子が破壊されることを防止することができる。なお、第１ダイオードＤ１１および第２ダイオードＤ１２は、通常使用状態では、電流は流れないため、損失は発生しない。このように、実施の形態１では、逆潮流防止ダイオードを削減でき、その損失をなくすことができる。

以上のように、実施の形態１に係る空調機１は、複数系統を有する直流給電システム２００に接続されており、各系統の機器が運転中に、複数系統が接続された第１遮断器４０がＯＦＦとなったとき、下記の（ａ）～（ｄ）の効果を得ることができる。

（ａ）実施の形態１に係る空調機１においては、空調機１の第１インダクタＬ１１に、第１ダイオードＤ１１が逆並列接続されている。第１ダイオードＤ１１は、第１インダクタＬ１１で発生した逆起電力Ｖ_Ｌ１１によって流れる電流を還流させる。そのため、第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１による逆電圧が、第２系統機器３０に印加されず、第２系統機器３０内の有極性素子の破損を防止することができる。

（ｂ）実施の形態１に係る空調機１においては、空調機１の第１コンデンサＣ１１に、第２ダイオードＤ１２が並列接続されている。このとき、第２ダイオードＤ１２のカソードは、第１コンデンサＣ１１の正極側に接続され、第２ダイオードＤ１２のアノードは、第１コンデンサＣ１１の負極側に接続されている。第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１で発生した逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって空調機１に向かって流れる電流の一部分は、第２ダイオードＤ１２にバイパスされる。そのため、第１コンデンサＣ１１に逆向きに印加される電圧が、第２ダイオードＤ１２によって抑制される。これにより、第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１により空調機１に逆電圧が印加されても、空調機１内の有極性素子の破損を防止することができる。

（ｃ）実施の形態１に係る空調機１においては、特許文献１とは異なり、逆潮流防止ダイオードを用いないため、定常状態での損失が減り、空調機１の運転効率を向上させることができる。

（ｄ）実施の形態１に係る空調機１は、直流電源対応の空調機である。従って、電源装置２内で、直流電源対応型の機器へ供給するために交流電源から変換した直流を交流へ再変換することを行う必要がない。そのため、変換ロスを低減することができる。その結果、実施の形態１に係る空調機１は、消費電力の多いデータセンター１００または大規模ビルでの使用に適している。また、直流電源２０から空調機１に直流で給電するため、リプル電圧がなく、安定した直流電圧の供給が可能である。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る空調機１Ａが設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。上記の図２と図３との違いは、空調機１の構成である。以下では、実施の形態２に係る空調機１を、実施の形態１に係る空調機１と区別して、空調機１Ａと呼ぶこととする。図３の空調機１Ａと図２の空調機１との違いについて説明する。空調機１Ａにおいては、電圧監視装置１３と、抵抗器Ｒ１１と、スイッチＳＷ１１と、スイッチ制御部１４とが、空調機１の構成に対して追加されている。実施の形態２に係る直流給電システム２００の他の構成については、実施の形態１に係る直流給電システム２００と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。なお、実施の形態２においても、空調機１Ａは、例えば、図１に示すデータセンター１００に設置される。

［電圧監視装置１３］
電圧監視装置１３は、空調機１Ａにおいて、直流電源２０に最も近い位置に配置されている。すなわち、電圧監視装置１３は、空調機１Ａの電源入力部に設けられている。電圧監視装置１３は、図３に示すように、一端が第１正極電流路１０に接続され、他端が第１負極電流路１１に接続されている。電圧監視装置１３は、直流電源２０から空調機１への入力電圧を常に検知し監視している。電圧監視装置１３は、入力電圧が予め設定された閾値以下になったことを検知したときに、検知信号をスイッチ制御部１４に送信する。

［スイッチＳＷ１１］
スイッチＳＷ１１は、電圧監視装置１３の後段に設けられ、第１正極電流路１０に直列接続されている。スイッチＳＷ１１は、電圧監視装置１３と第１負荷１２との間に接続されている。図３の例では、スイッチＳＷ１１は、電圧監視装置１３と第１インダクタＬ１１との間に接続されている。スイッチＳＷ１１は、後述するスイッチ制御部１４の制御により、電源投入前にはＯＦＦ状態で、電源投入後にＯＮ状態になる。

［抵抗器Ｒ１１］
抵抗器Ｒ１１は、スイッチＳＷ１１に対して並列に接続されている。抵抗器Ｒ１１と、スイッチＳＷ１１と、スイッチ制御部１４とは、突入電流防止回路を構成している。

［スイッチ制御部１４］
スイッチ制御部１４は、電圧監視装置１３の検知結果に基づいて、スイッチＳＷ１１のＯＮおよびＯＦＦを制御する。スイッチ制御部１４には、電圧監視装置１３からの検知信号が入力される。スイッチ制御部１４は、検知信号が入力された時点から一定時間経過後に、スイッチＳＷ１１をＯＮからＯＦＦにする。当該一定時間は、予め設定された固定値である。当該一定時間については後述する。

なお、抵抗器Ｒ１１およびスイッチＳＷ１１の位置と、第１インダクタＬ１１の位置とは、入れ替えてもよい。すなわち、第１インダクタＬ１１の後段に、抵抗器Ｒ１１およびスイッチＳＷ１１を設けるようにしてもよい。

また、図４に示すように、第１ダイオードＤ１１は、スイッチＳＷ１１と第１インダクタＬ１１とが直列接続された直列回路に対して、並列接続されていてもよい。すなわち、抵抗器Ｒ１１の直流電源２０側の一端と第１ダイオードＤ１１のカソードとが接続されていてもよい。図４は、実施の形態２に係る空調機１Ａの変形例を示す構成図である。以下では、実施の形態２に係る空調機１Ａの変形例を、実施の形態２に係る空調機１Ａと区別して、空調機１Ｂと呼ぶこととする。図３に示す空調機１Ａにおいては、第１ダイオードＤ１１のカソードが、第１インダクタＬ１１の直流電源２０側の第１端に接続されている。これに対して、図４に示す空調機１Ｂにおいては、第１ダイオードＤ１１のカソードが、抵抗器Ｒ１１の直流電源２０側の一端に接続されている。図４の空調機１Ｂにおける第１ダイオードＤ１１のアノード側の接続は、図３の空調機１Ａと同じである。従って、図４においては、第１ダイオードＤ１１が、スイッチＳＷ１１と第１インダクタＬ１１とで形成された直列回路に対して、並列に設けられている。

なお、図３および図４のいずれの場合においても、抵抗器Ｒ１１およびスイッチＳＷ１１は、第１コンデンサＣ１１よりも前段（すなわち、一次側）に接続する必要がある。

［直流給電システム２００の動作、並びに、空調機１Ａおよび１Ｂの動作］
次に、図３を用いて、実施の形態２に係る直流給電システム２００の動作、および、空調機１Ａおよび１Ｂの動作について説明する。なお、以下では、説明を簡略化するために、空調機１Ａおよび１Ｂのうち、図３に示した空調機１Ａの場合を例に挙げて説明する。空調機１Ｂの動作は、空調機１Ａの動作と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。

通常運転時においては、第１系統に設けられた空調機１Ａおよび第２系統に設けられた第２系統機器３０には、それぞれ、直流電源２０から電力が供給される。空調機１Ａおよび第２系統機器３０は、当該電力により稼働される。

図３の直流給電システム２００において、空調機１Ａおよび第２系統機器３０が運転中、すなわち、第１負荷１２および第２負荷３３に対して電力供給中に、第１遮断器４０と第２遮断器４１もしくは第３遮断器４２との間における短絡事故の発生等による過電流遮断動作または手動操作により、第１遮断器４０がＯＦＦになった場合について説明する。このとき、第２遮断器４１および第３遮断器４２は、ＯＮの状態である。

第１遮断器４０がＯＦＦになると、実施の形態１と同様に、空調機１Ａの第１インダクタＬ１１の自己誘導により、第１インダクタＬ１１に、逆起電力Ｖ_Ｌ１１が発生する。また、第２系統機器３０においても、第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の自己誘導により、第２インダクタＬ２１には、実施の形態１と同様に、逆起電力Ｖ_Ｌ２１が発生する。

実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１インダクタＬ１１に逆並列接続された第１ダイオードＤ１１が設けられている。従って、空調機１の第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１によって流れる電流は、第１インダクタＬ１１と第１ダイオードＤ１１とで構成される閉回路で還流される。これにより、空調機１の第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１による第２系統機器３０への影響を抑制することができる。

また、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１コンデンサＣ１１に並列接続された第２ダイオードＤ１２が設けられている。第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流の一部分は、第２ダイオードＤ１２によって、第２ダイオードＤ１２側へバイパスされる。そのため、空調機１の第１コンデンサＣ１１に逆向きに印加される電圧は、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧降下分以下に抑制される。その結果、第１コンデンサＣ１１が破損することを防止できる。

また、実施の形態２では、図３に示すように、電圧監視装置１３が設けられている。電圧監視装置１３は、空調機１Ａの入力電圧を監視している。電圧監視装置１３は、入力電圧が、予め設定された閾値以下になったことを検知したときに、検知信号をスイッチ制御部１４に送信する。電圧監視装置１３が入力電圧の低下を検知した場合、次の電源投入時の突入電流防止のために、スイッチ制御部１４によりスイッチＳＷ１１をＯＮからＯＦＦにする必要がある。しかしながら、電圧監視装置１３で電圧低下を検知した後に、すぐに、スイッチＳＷ１１をＯＦＦすると、抵抗器Ｒ１１が設けられているため、第１正極電流路１０のインピーダンスが増加する。その場合、第１インダクタＬ１１もしくは第２インダクタＬ２１が電流を維持しようとして、過大な逆起電力を発生させる。その結果、抵抗器Ｒ１１に過大な電圧が印加され、抵抗器Ｒ１１が破損する恐れがある。そのため、スイッチ制御部１４は、電圧監視装置１３が電圧低下を検知した後、一定時間経過後、すなわち、第１インダクタＬ１１および第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１およびＶ_Ｌ２１が収束した後に、スイッチＳＷ１１をＯＦＦする。これにより、過大な逆起電力の発生を抑え、抵抗器Ｒ１１の破損を抑えることができる。また、スイッチＳＷ１１は、電源投入時にはＯＦＦ状態で、電源投入後にＯＮ状態になる。従って、電源投入時には、電流が抵抗器Ｒ１１を経由して流れるため、第１コンデンサＣ１１への突入電流を抑制することができる。このように、実施の形態２においては、電圧監視装置１３で電圧低下を検知した後の次の電源投入時、すなわち、第２遮断器４１をＯＮにするとき、あるいは、直流電源２０が停電から復電したときなどの突入電流を抑制することができる。

なお、逆起電力Ｖ_Ｌ１１およびＶ_Ｌ２１のエネルギーが収束するまでの上記一定時間は、第１遮断器４０の下位の直流給電システム２００全体の抵抗成分、インダクタ成分、容量成分、電流値、および、電源電圧により変化する。そのため、実験などにより、個々の直流給電システム２００ごとに、上記一定時間を計測しておき、上記一定時間をスイッチ制御部１４に予め設定しておくことが望ましい。

データセンター１００に設置されるような空調機１Ａの場合、第１遮断器４０の下位には、空調機のみが接続されて直流給電システム２００が構成されることがある。言い換えれば、第２系統機器３０も空調機から構成されることがある。その場合、第２系統機器３０を構成する空調機と、空調機１Ａとが、同型の空調機、あるいは、同じ製造会社で製造された空調機であることが多い。そのため、第１遮断器４０の下位における直流給電システム２００全体の抵抗成分、インダクタ成分、容量成分、電流値、および、電源電圧を、容易に把握することができる。また、その場合、空調機どうしの特性にバラつきが比較的ないため、スイッチＳＷ１１をＯＦＦとするまでの一定時間は、より小さい値に設定することができ、より短い時間で次の電源投入に対応することができる。

以上のように、実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、第１ダイオードＤ１１および第２ダイオードＤ１２を設けているため、実施の形態１で得られた上記の（ａ）～（ｄ）の効果を得ることができる。

さらに、実施の形態２においては、抵抗器Ｒ１１とスイッチＳＷ１１とを有する突入電流防止回路が設けられているため、空調機１Ａおよび１Ｂへの電源投入時、すなわち、第２遮断器４１をＯＮにするとき、あるいは、直流電源２０が停電から復電したときなどの突入電流を、さらに抑制することができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る空調機１Ｃが設けられた直流給電システム２００の構成を示す構成図である。上記の図２と図５との違いは、空調機１の構成である。以下では、実施の形態３に係る空調機１を、実施の形態１に係る空調機１と区別して、空調機１Ｃと呼ぶこととする。図５の空調機１Ｃと図２の空調機１との違いについて説明する。空調機１Ｃにおいては、インバータ回路１５と、電流検知用抵抗器１７とが、空調機１の構成に対して追加されている。また、図５では、第１負荷１２が、モータ１６から構成されている。実施の形態３に係る直流給電システム２００の他の構成については、実施の形態１に係る直流給電システム２００と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。なお、実施の形態３においても、空調機１Ｃは、例えば、図１に示すデータセンター１００に設置される。

［モータ１６］
モータ１６は、例えば、図２の冷媒回路１２０に設けられた圧縮機１２１の圧縮機用モータ１２１ａ、あるいは、送風ファン１２６のファン用モータ１２６ｂである。図５では図示を省略しているが、実施の形態３においても、空調機１Ｃには、図２に示すような冷媒回路１２０が実際には設けられている。また、冷媒回路１２０全体も、空調機１Ｃに設けられた負荷である。しかしながら、実施の形態３では、空調機１Ｃの構成の中の圧縮機１２１の圧縮機用モータ１２１ａ、あるいは、送風ファン１２６のファン用モータ１２６ｂに注目して、それらのうちのいずれか１つをモータ１６とし、当該モータ１６を、インバータ回路１５の駆動対象の負荷１２とした場合を例に挙げて説明する。

［インバータ回路１５］
インバータ回路１５は、モータ１６を駆動させる。インバータ回路１５は、直流電源２０から供給される直流電力を、３相の交流電力に変換する。インバータ回路１５は、複数のスイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６を有している。スイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体素子で構成されている。図５の例においては、インバータ回路１５は、６個のスイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６がブリッジ接続されている。従って、図５の例では、インバータ回路１５は、三相ブリッジインバータである。インバータ回路１５は、６個のスイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６のスイッチング動作により、インバータ回路１５に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換し、モータ１６に、所望の周波数の交流電流を供給する。６個のスイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６は、図示しない制御装置により、ＰＷＭ制御される。なお、スイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６は、ワイドバンドギャップ半導体から構成してもよい。

スイッチング素子ＳＷ２１～ＳＷ２６には、それぞれ、還流ダイオードＦＷＤ２１～ＦＷＤ２６が逆並列接続されている。スイッチング素子ＳＷ２１と還流ダイオードＦＷＤ２１とが逆並列接続されている構成をアームと呼ぶ。図５の例では、インバータ回路１５は、上側に３つのアームを有し、下側に３つのアームを有している。以下では、上側のアームを上アームと呼び、下側のアームを下アームと呼ぶ。上アームのスイッチング素子ＳＷ２１、ＳＷ２２およびＳＷ２３のエミッタが、下アームのスイッチング素子ＳＷ２４、ＳＷ２５およびＳＷ２６のコレクタに直列に接続されて、上下アームを構成している。上アームと下アームとが直列に接続された接続点は中点１８と呼ばれる。３つの上下アームの中点１８は、それぞれ、モータ１６の各相に接続されている。また、３つの上下アームは並列に接続されて、インバータ回路１５を形成している。上アームのスイッチング素子ＳＷ２１、ＳＷ２２およびＳＷ２３のコレクタ同士は、接続点２７で互いに接続されている。また、下アームのスイッチング素子ＳＷ２４、ＳＷ２５およびＳＷ２６のエミッタ同士は、接続点２８で互いに接続されている。

［電流検知用抵抗器１７］
電流検知用抵抗器１７は、インバータ回路１５に向かって流れる電流の値を検知する目的で設けられている。電流検知用抵抗器１７は、第１コンデンサＣ１１の負極側と接続点２８との間に直列に接続されている。すなわち、電流検知用抵抗器１７は、第１コンデンサＣ１１の負極側と接続点２８との間の第１負極電流路１１に直列に接続されている。電流検知用抵抗器１７に電流が流れると、電流検知用抵抗器１７の両端に電圧が生じる。当該電圧の値を図示しない制御装置に入力することで、制御装置は、当該電圧の値に基づいて、インバータ回路１５に向かって流れる電流の値を検知することができる。制御装置は、電流検知用抵抗器１７を用いて電流値を取得することで、モータ１６の動作の制御を行う、あるいは、インバータ回路１５への過電流を検出することができる。なお、ここでは電流検知用抵抗器１７は、第１コンデンサＣ１１の負極側と接続点２８との間の第１負極電流路１１に直列に接続する構成としているが、第１コンデンサＣ１１の正極側と接続点２７との間の第１正極電流路１０に直列に接続してもよい。

［直流給電システム２００および空調機１Ｃの動作］
次に、図５を用いて、実施の形態３に係る直流給電システム２００および空調機１Ｃの動作について説明する。

通常運転時においては、第１系統に設けられた空調機１Ｃおよび第２系統に設けられた第２系統機器３０には、それぞれ、直流電源２０から電力が供給される。空調機１Ｃおよび第２系統機器３０は、当該電力により稼働される。

図５の直流給電システム２００において、空調機１Ｃおよび第２系統機器３０が運転中、すなわち、モータ１６および第２負荷３３に対して電力供給中に、第１遮断器４０と第２遮断器４１もしくは第３遮断器４２との間における短絡事故の発生等による過電流遮断動作または手動操作により、第１遮断器４０がＯＦＦになった場合について説明する。このとき、第２遮断器４１および第３遮断器４２は、ＯＮの状態である。

第１遮断器４０がＯＦＦになると、実施の形態１と同様に、空調機１Ｃの第１インダクタＬ１１の自己誘導により、第１インダクタＬ１１に、逆起電力Ｖ_Ｌ１１が発生する。また、第２系統機器３０においても、第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の自己誘導により、第２インダクタＬ２１に、実施の形態１と同様に、逆起電力Ｖ_Ｌ２１が発生する。

実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、第１インダクタＬ１１に逆並列接続された第１ダイオードＤ１１が設けられている。従って、空調機１Ｃの第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１によって流れる電流は、第１インダクタＬ１１と第１ダイオードＤ１１とで構成される閉回路で還流される。これにより、空調機１Ｃの第１インダクタＬ１１の逆起電力Ｖ_Ｌ１１による第２系統機器３０への影響を抑制することができる。

また、実施の形態３においても、実施の形態１と同様に、第１コンデンサＣ１１に逆並列接続された第２ダイオードＤ１２が設けられている。第２系統機器３０の第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流の一部分は、第２ダイオードＤ１２によって、第２ダイオードＤ１２側へバイパスされる。そのため、空調機１Ｃの第１コンデンサＣ１１に逆向きに印加される電圧は、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧降下分以下に抑制される。その結果、第１コンデンサＣ１１が破損することを防止できる。

また、実施の形態３では、インバータ回路１５内において、上アームの還流ダイオードＦＷＤ２１と下アームの還流ダイオードＦＷＤ２４とが直列に接続されている。同様に、上アームの還流ダイオードＦＷＤ２２と下アームの還流ダイオードＦＷＤ２５とが直列に接続されている。また、同様に、上アームの還流ダイオードＦＷＤ２３と下アームの還流ダイオードＦＷＤ２６とが直列に接続されている。

第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１が大きく、過大な電流が空調機１Ｃに流れ込む場合について説明する。インバータ回路１５内には、上述したように、還流ダイオードＦＷＤ２１とＦＷＤ２４、還流ダイオードＦＷＤ２２とＦＷＤ２５、および、還流ダイオードＦＷＤ２３とＦＷＤ２６が、ぞれぞれ、直列に設置されている。そのため、逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流は、第２ダイオードＤ１２に主に流れることとなり、電流検知用抵抗器１７に流れる電流値を抑制することができる。これにより、電流検知用抵抗器１７の破損を防止することができる。

このとき、還流ダイオードＦＷＤ２１とＦＷＤ２４の順方向電圧の合計分、還流ダイオードＦＷＤ２２とＦＷＤ２５の順方向電圧の合計分、及び、還流ダイオードＦＷＤ２３とＦＷＤ２６の順方向電圧の合計分のうち、最も小さい合計分と、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧との差が大きいほど、第２ダイオードＤ１２に、電流がより流れることとなり、電流検知用抵抗器１７の破損をさらに防止しやすくなる。従って、各上下アームに含まれる２つの還流ダイオードの順方向電圧の合計分と、第２ダイオードＤ１２の順方向電圧との差が大きくなるように、各還流ダイオードＦＷＤ２１～ＦＷＤ２６を適宜決定するとよい。

なお、図６に示すように、空調機内に、複数のモータ１６Ａおよび１６Ｂが設けられる場合がある。この場合に、モータ１６Ａおよび１６Ｂが設けられた各モータ駆動系統に対して、上記の実施の形態１および２で説明したように、瞬時停電時の電力供給のための第１コンデンサＣ１１および突入電流抑制のための第１インダクタＬ１１を設けたとする。その場合には、各モータ駆動系統に、実施の形態３で示したインバータ回路１５を適用する必要がある。以下、詳細に説明する。

図６は、実施の形態３に係る空調機１Ｄが設けられた直流給電システム２００の変形例の構成を示す構成図である。上記の図５と図６との違いは、空調機の構成である。以下では、実施の形態３の変形例に係る空調機を、実施の形態３に係る空調機１Ｃと区別して、空調機１Ｄと呼ぶこととする。図５の空調機１Ｃと図６の空調機１Ｄとの違いについて説明する。空調機１Ｄにおいては、第１負荷１２として、２つのモータ１６Ａおよび１６Ｂが設けられている。モータ１６Ａおよび１６Ｂは、例えば、図２の冷媒回路１２０に設けられた圧縮機１２１の圧縮機用モータ１２１ａ、あるいは、送風ファン１２６のファン用モータ１２６ｂである。ここでは、例えば、モータ１６Ａが、図２の冷媒回路１２０に設けられた圧縮機１２１の圧縮機用モータ１２１ａであるとし、モータ１６Ｂが、室外ユニット１ｂに配置された送風ファン１２６のファン用モータ１２６ｂであるとする。

また、図６においては、第１正極電流路１０が、分岐点２５で、２つに分岐されている。分岐された一方が、第１分岐正極電流路１０Ａで、他方が、第２分岐正極電流路１０Ｂである。

同様に、図６においては、第１負極電流路１１が、分岐点２６で、２つに分岐されている。分岐された一方が、第１分岐負極電流路１１Ａで、他方が、第２分岐負極電流路１１Ｂである。

以下では、第１分岐正極電流路１０Ａおよび第１分岐負極電流路１１Ａが設けられている系統を、第１モータ駆動系統と呼ぶ。第１モータ駆動系統には、第１負荷１２として、モータ１６Ａが設けられている。第１モータ駆動系統の構成は、図５の空調機１Ｃの構成と同じであるため、ここでは、その説明を省略する。

また、以下では、第２分岐正極電流路１０Ｂおよび第２分岐負極電流路１１Ｂが設けられている系統を、第２モータ駆動系統と呼ぶ。第２モータ駆動系統には、第１負荷１２として、モータ１６Ｂが設けられている。第２モータ駆動系統の構成は、第１モータ駆動系統の構成と基本的に同じである。従って、第２モータ駆動系統の構成は、図５の空調機１Ｃの構成と同じである。

以上のように、図６に示すように、空調機１Ｄ内に、複数のモータ１６Ａおよび１６Ｂが設けられている場合には、それぞれのモータ１６Ａおよび１６Ｂに対して、実施の形態１で説明した第１コンデンサＣ１１および第１インダクタＬ１１を設ける。これにより、上記の実施の形態１と同様の効果が得られる。また、その場合には、各モータ駆動系統に、実施の形態３で示したインバータ回路１５を適用する。これにより、上記の実施の形態３と同様の効果が得られる。

また、図６において、空調機１Ｄを構成するモータ１６Ａと１６Ｂとがそれぞれ異なるものを構成する場合に、より運転継続することが求められる方のモータ側の第１ダイオードＤ１１を、電流のピーク値に対する耐力が高いものを選定するとよい。例えば、空調機１Ｄが室内機である場合においてはモータ１６Ａと１６Ｂとのうち、一方を圧縮機用モータ、他方をファン用モータとしたときには、ファン用モータ側の第１ダイオードＤ１１を電流ピーク値に対する耐力が高いものを選定する。こうすることで、他系統の逆起電力の発生によって圧縮機用モータ側の第１ダイオードＤ１１がショート故障したとしてもファン用モータ側の第１ダイオードＤ１１は破損しない可能性がある。その場合、空調機は送風運転を継続でき、サーバルームの温度上昇を低減することができる。

また、ここでは空調機１Ｄがモータ１６Ａと１６Ｂとの２台で構成される例を示しているが、３台以上のモータで構成してもよい。例えば、室外ユニットにおいてモータを３台搭載し、このうち、１台を圧縮機用モータ、他の２台をファン用モータとする。このとき、圧縮機用モータ側の第１ダイオードＤ１１と、他の２台中１台のファン用モータ側の第１ダイオードＤ１１とを、電流ピーク値に対する耐力が高いものを選定する。こうすることで、他系統の逆起電力の発生によって耐力の低いファン用モータ側の第１ダイオードＤ１１がショート故障したとしても圧縮機用と１台のファン用モータ側の第１ダイオードＤ１１は破損しない可能性があり、空調機は冷房運転を継続でき、サーバルームの温度上昇を低減することができる。

以上のように、実施の形態３およびその変形例においても、実施の形態１と同様に、第１ダイオードＤ１１および第２ダイオードＤ１２を設けているため、実施の形態１で得られた上記の（ａ）～（ｄ）の効果を得ることができる。

また、実施の形態３およびその変形例においては、第２インダクタＬ２１の逆起電力Ｖ_Ｌ２１が大きい場合においても、逆起電力Ｖ_Ｌ２１によって流れる電流は、第２ダイオードＤ１２に主に流れることとなる。これにより、電流検知用抵抗器１７およびインバータ回路１５に流れる電流値を抑制することができる。そのため、電流検知用抵抗器１７の破損、および、インバータ回路１５内の各素子の破損を防止することができる。このように、実施の形態３およびその変形例においては、第２インダクタＬ２１の後段の第１負荷１２側における各素子の逆電圧印加による破壊、および、過電流による破壊を防止することができる。

上記の実施の形態１～３においては、空調機１および１Ａ～１Ｄが、データセンター１００に設置される場合について説明した。しかしながら、この場合に限定されない。実施の形態１～３に係る空調機１および１Ａ～１Ｄは、瞬時停電発生時においても動作を継続的に行うことが要求される室内空間であれば、いずれの室内空間にも適している。そのような室内空間の例としては、例えば、冷凍倉庫などが挙げられる。

１空調機、１Ａ空調機、１Ｂ空調機、１Ｃ空調機、１Ｄ空調機、１ａ室内ユニット、１ｂ室外ユニット、２電源装置、３サーバラック、４端末装置、５入退室管理システム、６二重床、６ａ床板、６ｂ床板、７サーバ、１０第１正極電流路、１０Ａ第１分岐正極電流路、１０Ｂ第２分岐正極電流路、１１第１負極電流路、１１Ａ第１分岐負極電流路、１１Ｂ第２分岐負極電流路、１２第１負荷、１３電圧監視装置、１４スイッチ制御部、１５インバータ回路、１６モータ、１６Ａモータ、１６Ｂモータ、１７電流検知用抵抗器、１８中点、２０直流電源、２１正極電流路、２２負極電流路、２３分岐点、２４分岐点、２５分岐点、２６分岐点、２７接続点、２８接続点、３０第２系統機器、３１第２正極電流路、３２第２負極電流路、３３第２負荷、４０第１遮断器、４１第２遮断器、４２第３遮断器、１００データセンター、１０１サーバルーム、１０２オペレーションルーム、１２０冷媒回路、１２１圧縮機、１２１ａ圧縮機用モータ、１２２熱交換器、１２３熱交換器、１２４膨張弁、１２５冷媒配管、１２６送風ファン、１２６ａ回転翼、１２６ｂファン用モータ、２００直流給電システム、Ｃ１１第１コンデンサ、Ｄ１１第１ダイオード、Ｄ１２第２ダイオード、ＦＷＤ２１還流ダイオード、ＦＷＤ２２還流ダイオード、ＦＷＤ２３還流ダイオード、ＦＷＤ２４還流ダイオード、ＦＷＤ２５還流ダイオード、ＦＷＤ２６還流ダイオード、Ｌ１１第１インダクタ、Ｌ２１第２インダクタ、Ｒ１１抵抗器、ＳＷ１１スイッチ、ＳＷ２１スイッチング素子、ＳＷ２２スイッチング素子、ＳＷ２３スイッチング素子、ＳＷ２４スイッチング素子、ＳＷ２５スイッチング素子、ＳＷ２６スイッチング素子、Ｖ_Ｌ１１逆起電力、Ｖ_Ｌ２１逆起電力。

Claims

直流電源に接続される空調機であって、
前記直流電源は、並列に設けられた複数の系統に接続され、
前記空調機は、前記複数の系統のうちの第１系統内に配置され、
前記空調機は、
電力を消費する第１負荷と、
前記第１負荷に対して並列に接続され、前記直流電源の停電発生時に前記第１負荷に供給する電力を蓄電する第１コンデンサと、
前記直流電源の正極側と前記第１負荷との間を接続する第１正極電流路に直列接続され、前記直流電源の電源電圧上昇時に発生する突入電流を抑制する第１インダクタと、
前記第１インダクタに逆並列接続され、前記第１インダクタで発生した逆起電力によって流れる電流を還流させる、第１ダイオードと、
前記第１コンデンサに逆並列接続され、前記複数の系統のうちの前記第１系統とは異なる第２系統に設けられた第２インダクタで発生した逆起電力によって前記第１系統に向かって流れる電流の一部分をバイパスさせる、第２ダイオードと
を備えた、空調機。
前記第２系統内に第２系統機器が配置されており、
前記第２系統機器は、
電力を消費する第２負荷と、
前記直流電源の正極側と前記第２負荷との間を接続する第２正極電流路に直列接続された前記第２インダクタと
を備えている、
請求項１に記載の空調機。
前記直流電源と前記空調機との間には遮断器が設けられている、
請求項１または２に記載の空調機。
前記遮断器は、
前記直流電源に接続された第１遮断器と、
前記第１遮断器の後段に接続され、前記第１系統に対して設けられた第２遮断器と、
前記第１遮断器の後段に接続され、前記第２系統に対して設けられた第３遮断器と
を含んでいる、
請求項３に記載の空調機。
前記空調機は、
前記直流電源から前記空調機に入力される入力電圧を検知する電圧監視装置と、
前記電圧監視装置と前記第１負荷との間に設けられた突入電流防止回路と
を備え、
前記突入電流防止回路は、
前記電圧監視装置と前記第１負荷との間の前記第１正極電流路に直列接続されたスイッチと、
前記スイッチに並列接続された抵抗器と、
前記電圧監視装置の検知結果に基づいて、前記スイッチのＯＮとＯＦＦとを制御する、スイッチ制御部と
を有している、
請求項１～４のいずれか１項に記載の空調機。
前記スイッチ制御部は、
前記スイッチが、前記直流電源からの電源投入前はＯＦＦで、前記直流電源からの電源投入後にＯＮとなるように、前記スイッチのＯＮとＯＦＦとを制御する、
請求項５に記載の空調機。
前記電圧監視装置は、前記空調機に入力される前記入力電圧が閾値以下になったときに、前記検知結果として検知信号を前記スイッチ制御部に出力し、
前記スイッチ制御部は、
前記検知信号を前記電圧監視装置から受信した後、予め設定された一定時間経過後に、前記スイッチをＯＦＦにする、
請求項５または６に記載の空調機。
前記第１ダイオードは、前記スイッチと前記第１インダクタとが直列接続されて構成された直列回路に対して、並列に接続されている、
請求項５～７のいずれか１項に記載の空調機。
前記第１負荷は、前記空調機に設けられた冷媒回路である、
請求項１～８のいずれか１項に記載の空調機。
前記第１負荷は、前記空調機に設けられた圧縮機または送風ファンを駆動するモータであり、
前記空調機は、
前記第１負荷と前記第１コンデンサとの間に接続され、前記第１負荷を駆動させるインバータ回路
を備えている、
請求項１～８のいずれか１項に記載の空調機。
前記空調機は、１以上のサーバを収容するデータセンターに設置される、
請求項１～１０のいずれか１項に記載の空調機。